專利名稱：盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球的施工方法及形成的加固結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道施工方法，更具體地說是一種在盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)超前處理風化球的施工方法。
背景技術(shù)：
在盾構(gòu)法隧道施工過程中，經(jīng)常會遇到隨機分布的風化球，且風化球形狀大小各異、強度不一。在這類地層中掘進效率低，刀盤刀具磨損嚴重，易產(chǎn)生卡刀、斜刀、掉刀、刀具偏磨等，處理速度比較慢，嚴重影響施工進度，有的甚至因施工無法進展而不得不變更設(shè)計；怎樣處理好盾構(gòu)掘進過程中所遇到的風化球，是當前盾構(gòu)法施工中一個較大的技術(shù)難題。在硬土層中滾刀對風化球破碎通常比較有效，滾刀隨著刀盤的轉(zhuǎn)動而滾動或滑過較硬的土層直接撞擊和切割遇到的風化球。滾刀以點載荷作用于風化球，使巖石碎片剝落，直到風化球破碎。如果巖石碎片較小，就可以穿過刀盤進入土倉；如果巖石碎片仍很大，就必須由滾刀進一步破碎。如果石頭是埋在土層中被牢牢地固定在其位置上，滾刀就能夠沖擊和破壞較堅硬的風化球。但是，有時滾刀破碎不了風化球，風化球被刀盤的旋轉(zhuǎn)推力彈開或被推向隧道旁邊。若風化球處在盾構(gòu)的外側(cè)，可能會擠壓盾構(gòu)使其偏離方向。如果隧道左側(cè)土壤軟弱，而右側(cè)是堅硬的風化球，盾構(gòu)將被擠向阻力較小的左側(cè)，如果這種情況過于嚴重，則隧道的軸線將發(fā)生偏斜。若土質(zhì)太軟弱，固定不住風化球，不能產(chǎn)生足夠的破碎反力，風化球就會隨著土體的破壞而移動或被刀具擠偏，或者會在刀盤前面循環(huán)，擋在刀盤前面并損壞刀具。在這種情況下，操作工人必須進入開挖面人工清除風化球，嚴重影響了施工進度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球的施工方法及形成的加固區(qū)，以提高施工效率，保證施工安全性。本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球的施工方法是按如下過程進行a、在地面上利用鉆探探測隧道中風化球的位置、大小和埋深；b、根據(jù)風化球位置、大小和埋深在地面上利用沖擊鉆對風化球進行沖擊形成鉆孔，在所述鉆孔中，自鉆孔的孔底部向隧頂以上的2m范圍內(nèi)采用混凝土回填，以上部分采用粘土回填，形成鉆孔樁；C、在所述鉆孔樁的周邊補設(shè)旋噴樁形成作為加固區(qū)。本發(fā)明盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球的施工方法的特點是對于塊徑小于2m的單體存在的風化球，單個鉆孔樁形成在所述單體風化球的中心，所述旋噴樁形成在所述單個鉆孔樁的兩側(cè)。本發(fā)明盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球的施工方法的特點也在于對于塊徑不小于2m的單體存在的風化球，多個鉆孔樁形成對所述單體風化球的分解，兩排旋噴樁形成在由所述多個鉆孔樁構(gòu)成的鉆孔樁群的外圍兩側(cè)。對于窩狀風化球群，在所述風化球群中進行滿堂沖擊，形成滿堂鉆孔樁，所述旋噴樁以加固帷幕的形式形成在所述滿堂鉆孔樁的四周，構(gòu)成可供盾構(gòu)機刀盤進入其中進行刀具檢查或更換的地下結(jié)構(gòu)物。本發(fā)明盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球形成的加固結(jié)構(gòu)特點是在地面上利用沖擊鉆對風化球沖擊形成鉆孔，自鉆孔的孔底部向隧頂以上的2m范圍內(nèi)回填混凝土，以上部分回填粘土，形成鉆孔樁；在所述鉆孔樁的周邊設(shè)置旋噴樁形成加固區(qū)。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在I、本發(fā)明方法不受風化球位置和深度的限制；2、本發(fā)明通過提前處理風化球，保障盾構(gòu)機順利通過，減少換刀程序；3、本發(fā)明方法避免了工作人員與風化球的直接接觸，有效保障人員施工安全；4、本發(fā)明加固區(qū)的形成使風化球破碎殘塊得以加固定位，避免風化球破碎殘塊被盾構(gòu)機刀盤的旋轉(zhuǎn)推向隧道旁邊，由此可以大大提高盾構(gòu)機的工作效率；5、本發(fā)明以旋噴樁和滿堂鉆孔樁形成的地下結(jié)構(gòu)物為盾構(gòu)機刀盤進入其中進行刀具檢查或更換提供了有利環(huán)境。


圖I為針對塊徑小于2m的單體存在的風化球的本發(fā)明方法示意圖；圖2為針對塊徑不小于2m的單體存在的風化球的本發(fā)明方法示意圖；圖3為針對窩狀風化球群的本發(fā)明方法示意圖；圖中標號I旋噴樁；2鉆孔樁；3風化球；4注漿孔。
具體實施例方式本發(fā)明盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球的施工方法是按如下步驟進行I、在地面上利用鉆探探測隧道中風化球3的位置、大小和埋深；當以5m的間隔鉆孔發(fā)現(xiàn)風化球3時，在原鉆孔的基礎(chǔ)上以0. 3-0. 5m的間隔進行十字方向補孔，補孔時還發(fā)現(xiàn)有風化球存在時繼續(xù)向往圍補孔，直至鉆探到風化球邊緣為止，然后根據(jù)鉆孔的情況描繪出風化球的大小、形狀和位置。2、根據(jù)風化球3位置、大小和埋深在地面上利用沖擊鉆對風化球進行沖擊形成鉆孔，在鉆孔中，自鉆孔的孔底部向隧頂以上的2m范圍內(nèi)采用混凝土回填，以上部分采用粘土回填，形成鉆孔樁2;、
3、在鉆孔樁2的周邊補設(shè)旋噴樁I形成作為加固區(qū)，加固區(qū)用于固定沖擊殘留碎塊，防止盾構(gòu)掘進至此處時發(fā)生碎塊跟隨盾構(gòu)刀盤滾動的情況。具體實施中，存在如下幾種情況如圖I所示，對于塊徑小于2m的單體存在的風化球3，單個鉆孔樁2形成在單體風化球的中心,具體施工可以是采用直徑為2m的錘頭在風化球的正上方一次沖擊破碎即可，破碎完成后采用MlO砂漿回填沖擊孔至隧道頂部以上2m，上部采用素土回填并注漿形成沖擊孔樁。旋噴樁I形成在沖擊孔樁的兩側(cè)。如圖2所示，對于塊徑不小于2m的單體存在的風化球3，多個鉆孔樁2形成對單體風化球的分解，兩排旋噴樁I形成在由多個鉆孔樁構(gòu)成的鉆孔樁群的外圍兩側(cè)。圖2所示的具體施工是采用直徑為2m的錘頭進行三次破碎，三次破碎是在第一孔沖擊完后回填孔位，隔天進行第二孔沖擊破碎及回填孔位，第二孔完成后隔天進行第三孔的沖擊破碎并回填孔位，其中第一孔、第二孔和第三孔為等邊三角形布置，孔中心間距為
2. 2mo
如圖3所示，對于窩狀風化球群，在風化球群中進行滿堂沖擊，形成滿堂鉆孔樁2，旋噴樁I以加固帷幕的形式形成在滿堂鉆孔樁的四周，構(gòu)成可供盾構(gòu)機刀盤進入其中進行刀具檢查或更換的地下結(jié)構(gòu)物。圖3所示的窩狀風化球群是指在隧道范圍內(nèi)的風化球3呈層疊狀態(tài)及相鄰風化球間距很小時，滿堂沖擊是指在風化球群的區(qū)域內(nèi)采用兩排2m直徑的沖擊鉆沿隧道軸線方向密排沖擊，鉆孔間距設(shè)置為2. 3m，盡量采用跳孔施工，無法跳孔的相鄰孔需隔天施工，每孔沖擊完成時即回填；對于圖2和圖3所示的形式，還可以在各鉆孔樁之間通過注漿孔4進行分層注漿，進一步固定沖擊殘留碎塊。本實施例中盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球形成的加固結(jié)構(gòu)是在地面上利用沖擊鉆對風化球沖擊形成鉆孔，自鉆孔的孔底部向隧頂以上的2m范圍內(nèi)回填混凝土，以上部分回填粘土，形成鉆孔樁；在鉆孔樁的周邊設(shè)置旋噴樁形成加固區(qū)。圖I所示的結(jié)構(gòu)形式是對于塊徑小于2m的單體存在的風化球3，單個鉆孔樁形2成在單體風化球的中心，旋噴樁I形成在單個鉆孔樁的兩側(cè)；圖2所示的結(jié)構(gòu)形式是對于塊徑不小于2m的單體存在的風化球3，多個鉆孔樁2形成對單體風化球的分解，兩排旋噴樁I形成在由多個鉆孔樁構(gòu)成的鉆孔樁群的外圍兩側(cè)。在圖I和圖2所示的兩種結(jié)構(gòu)形式中，以旋噴樁和鉆孔樁共同形成加固區(qū)，以使盾構(gòu)機作業(yè)時能夠產(chǎn)生足夠的破碎反力，防止發(fā)生碎塊跟隨盾構(gòu)刀盤滾動，避免損壞刀具，保證施工進度。圖3所示的是對于窩狀風化球3形成的窩狀風化球群，在風化球群中通過滿堂沖擊形成滿堂鉆孔樁，旋噴樁I以加固帷幕的形式形成在滿堂鉆孔樁2的四周，構(gòu)成可供盾構(gòu)機刀盤進入其中進行刀具檢查或更換的地下結(jié)構(gòu)物。以旋噴樁和鉆孔樁共同形成加固區(qū)，這一形式的加固區(qū)一方面可以使盾構(gòu)機作業(yè)時能夠產(chǎn)生足夠的破碎反力，保證施工進度；另一方面為盾構(gòu)機刀盤進入其中進行刀具檢查或更換提供有利環(huán)境。
權(quán)利要求
1.盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球的施工方法，其特征是按如下步驟進行 a、在地面上利用鉆探探測隧道中風化球的位置、大小和埋深； b、根據(jù)風化球位置、大小和埋深在地面上利用沖擊鉆對風化球進行沖擊形成鉆孔，在所述鉆孔中，自鉆孔的孔底部向隧頂以上的2m范圍內(nèi)采用混凝土回填，以上部分采用粘土回填，形成鉆孔樁； C、在所述鉆孔樁的周邊補設(shè)旋噴樁形成作為加固區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球的施工方法，其特征是對于塊徑小于2m的單體存在的風化球，單個鉆孔樁形成在所述單體風化球的中心，所述旋噴樁形成在所述單個鉆孔樁的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球的施工方法，其特征是對于塊徑不小于2m的單體存在的風化球，多個鉆孔樁形成對所述單體風化球的分解，兩排旋噴樁形成在由所述多個鉆孔樁構(gòu)成的鉆孔樁群的外圍兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球的施工方法，其特征是對于窩狀風化球群，在所述風化球群中進行滿堂沖擊，形成滿堂鉆孔樁，所述旋噴樁以加固帷幕的形式形成在所述滿堂鉆孔樁的四周，構(gòu)成可供盾構(gòu)機刀盤進入其中進行刀具檢查或更換的地下結(jié)構(gòu)物。
5.一種盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球形成的加固結(jié)構(gòu)，其特征是在地面上利用沖擊鉆對風化球沖擊形成鉆孔，自鉆孔的孔底部向隧頂以上的2m范圍內(nèi)回填混凝土，以上部分回填粘土，形成鉆孔樁；在所述鉆孔樁的周邊設(shè)置旋噴樁形成加固區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)機掘進范圍內(nèi)沖擊鉆超前處理風化球的施工方法及形成的加固結(jié)構(gòu)，其特征是首先在地面上利用鉆探探測隧道中風化球的位置、大小和埋深；根據(jù)風化球上述特性在地面上利用沖擊鉆對風化球進行沖擊形成鉆孔，在鉆孔中，自鉆孔的孔底部向隧頂以上的2m范圍內(nèi)采用混凝土回填，以上部分采用粘土回填，形成鉆孔樁；再在鉆孔樁的周邊補設(shè)旋噴樁形成作為加固區(qū)。本發(fā)明方法及加固結(jié)構(gòu)可以有效提高施工效率，保證施工安全性。
文檔編號E21B1/00GK102654057SQ20121016682
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者馮海珍, 崔振東, 張永翔, 朱朝輝, 李仲峰, 鄧能偉, 閆高闖, 陳兆強, 顧劍剛 申請人:中鐵四局集團有限公司